然而由于PECVD形成的薄膜存在一定密度的缺陷，而且一旦有异物存在时，PECVD薄膜很容易就会失效，因此考虑在两层无机层中增加一层由喷墨印刷（IJP）制作的缓冲层，这一缓冲层一方面可以有效覆盖异物，使得其上的PECVD层能在一个较平坦的表面沉积；另一方面，有机材料组成的缓冲层具有更小的杨氏模量，有更强的柔韧性和应力缓冲能力。有利于提高显示屏幕的弯折和可靠性能。

随着显示屏幕形态的不断发展，进一步降低弯折半径的需求越来越高，这就对薄膜封装的厚度提出了更高的要求，当前PECVD制备的无机阻隔层至少都要在500nm以上才能保证OLED的长期使用。而有机缓冲层一般也需要达到8~14um才能有效覆盖制程中的缺陷。

薄膜封装的薄膜几乎覆盖整个显示屏，其厚度是影响整个屏幕在弯折时应力强度的一个重要考虑点，对应可柔性，厚度往往越小越好。然而当前PECVD制备的无机阻隔层已无法继续降低，在膜厚减薄的情况下仍能保证水氧阻隔性能的封装技术是薄膜封装的重要研发方向之一。

原子层沉积（ALD）技术可以在低温下制备具有较高体密度、低缺陷低针孔密度的致密薄膜，因此膜厚为几十纳米薄膜的阻隔性即可媲美PECVD制作薄膜的几百纳米薄膜，也因此，ALD也成为替代PECVD的候选技术之一。

实际上，原子层沉积在半导体高端芯片和光伏领域已被导入量产线，在显示领域，随着其薄膜封装性能的研发从高校实验室到领域内研究机构的推进，结合喷墨印刷等有机缓冲层一同形成可靠的薄膜封装结构，其实际应用也逐渐崭露头角：

在OLED封装结构上，仍采用量产常用的无机-有机-无机3叠层结构。通过在较大的玻璃基板（100x100mm）上制备OLED显示器和IGZO-AMOLED柔性显示器进行了封装相关性能验证后的结果显示：一是喷墨打印可以在原子层沉积薄膜上有效成膜，不仅铺展良好，接触角低至11.1°，而且边缘直线性良好。二是OLED显示屏性能良好，在常规环境放置363天后未失效，在60℃/85%RH状态下，T95为300小时，三是OLED显示屏在弯折后仍能有效显示^[1]。

韩国电子与电信研究所（ETRI）的Byoung-Hwa Kwon团队研究了使用该技术用于OLED新型薄膜封装（TFE），无机层为使用PEALD制备的AlOx薄膜，TMA和O₂等离子体作为主要反应源，沉积温度为95℃。有机缓冲层使用了三星SDI的亚克力型封装墨水，通过喷墨印刷技术制得。（参考图1）

图1 本文封装结构及流程示意图

封装验证用的器件方面，在较大的玻璃基板（100x100mm）上制备了OLED显示器和IGZO-AMOLED柔性显示器。

为了评估IJP能否在ALD薄膜上有效成膜，在AlOx-ALD薄膜上进行了喷墨点阵印刷以评估铺展性，结果显示铺展良好。（参考图2）

图2 在ALD上TFE-Ink的(c)接触角，(d)滴墨及铺展性，(e)边缘直线性

接着测试了AlOx的密度（3.09g/cm³）、AlOx/IJP/AlOx叠层的透过率(95% @380~780nm)、WVTR(<5x10^-5 g/m²/day)、弯折表现和表面粗糙度(0.99nm)。（参考图3）

图3  (a) ALD-AlO_x和TFE-IJP薄膜的折射率与波长关系曲线(b)测试AlO_x密度的XRR曲线 (c) AlO_x/IIJP/AlO_x、AlO_x/IJP和单层AlO_x三组薄膜的透过率曲线，其中插图是100x100mm的3叠层薄膜透过率表现(d) AlO_x/IIJP/AlO_x 叠层的WVTR测试曲线(e)3叠层与单层AlO_x在R3.2弯折10次后的WVTR测试对比，在测试前两者WVTR均小于10E-5 (f)AFM测试的叠层表面形貌图

薄膜的测试还只是开始，能否应用至OLED显示屏中才是关键。其中使用AlOx/IJP/AlOx叠层封装的45x90mm OLED显示屏性能明显比单层AlO_x封装要好。（参考图4）

图4 (a)简单线段控制的OLED显示屏layout，(b)OLED在常规环境下放置0、112、363天后的点亮情况。(c) 25℃/50%RH状态下的寿命测试对比，(d) 60℃/85RH状态下的寿命测试对比

此外，在IGZO-AMOLED显示屏上也进行了点亮和弯折性能评估。结果显示AlO_x/IJP/AlO_x叠层封装后的显示屏在弯折后仍能有效显示，而单层AlO_x封装的显示屏在弯折后严重失效。如图5所示。

图5 (a) 叠层封装的20x20mm柔性纯OLED器件的点亮与弯折示意图，(b)单层无机层封装的40x40mm柔性AMOLED器件点亮与弯折示意图(上) 、叠层无机层封装的40x40mm柔性AMOLED器件点亮与弯折示意图(下)

等离子体处理工艺可进一步提高阻隔与机械性能

可实现柔性显示是薄膜封装的优势之一，因此，如何使封装适应更加“柔”的显示器是薄膜封装开发的永恒主题。结合ALD与IJP时，引入等离子体处理工艺，在有效提高了叠层的水氧阻隔性的同时，WVTR从2.5x10^-2提升至6x10^-3 g/m²/day，也增加了叠层的机械强度，使TFE封装层无需考虑与中性层的距离也能保证较高的可弯折性^[2]。

福州大学物理和信息学院的Guixiong Chen团队使用TMA和H₂O在热原子层沉积设备中制备了AlOx薄膜，接着亚克力系的UV固化型墨水被喷墨印刷至AlOx薄膜上。

固化后，样品被送至反应离子蚀刻（RIE）设备中并进行了SF₆的等离子体处理。反复执行以上步骤直至形成3组无机-有机叠层，完成封装。（参考图6）

图6 试验流程示意图

Chen等对该薄膜封装结构进行了全面的表征。其中，经过SF₆等离子体处理后的有机薄膜，从平坦的表面变成了粗糙度非常大的具有凹凸结构的表面结构。如下图7所示：

图7 经过SF₆处理后有机层的高清SEM图

从XPS和EDS分析结果判断，有机层表面被氟化并形成了氟碳化合物，这些氟碳化合物使得有机层表面极性增强，从而可有效减少水汽分子的渗透，有利于WVTR的降低。进一步对比处理后有机膜与ALD-AlOx形成的叠层的水氧阻隔性，发现经过处理后的叠层比未处理叠层的WVTR更低。

机械性能方面，将样品弯折至半径3mm，未处理的叠层出现了大量的裂纹，而有机层经过SF₆处理的样品裂纹非常少。如下图8所示：

图8 处理/未处理TFE结构的弯折后裂纹对比图

经分析推测，经处理的TFE结构能具有更好的机械性能的原因是：一方面，凹凸不平结构能有效降低AlOx薄膜在弯折时产生的应力，而且这样的非连续凸起结构使得裂纹不容易扩散。另一方面，有机层表面被氟化之后，其杨氏模量变得更大，从而降低了在90℃的AlOx沉积过程中AlOx与有机膜之间的热应力，进而减少由界面应力带来AlOx膜的应变，提高整体TFE的机械强度。